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我国“三北”地区风资源丰富,目前全国装机总容量的70%分布在这一区域。这些地区有一个共同特征就是冬季温度比较低,最低温度低于-30℃,低温问题是这些风电场所面临的一个共同问题。这种情况下机组的运行工况、零部件的性能、机组的可维护性等方面将发生变化,可能会造成风力发电机组超出了设计允许范围,情况严重时甚至会引起严重的安全事故。
1低温条件下风力发电机组出力特性的变化
风力发电机组风轮的输出功率P与风轮的气动效率Cp、空气密度ρ、风轮的扫风面积A以及风速v之间的关系可用下式表示:
P=Cp*ρ/2*A*V3
显然随着冬季温度的降低,空气密度将增大。风力发电机组特别是失速型机组的额定出力将增加,可能出现过发过载现象;夏天气温上升,空气密度将下降,将导致机组的出力下降,应有的效益不能完全发挥。特别是在冬夏温度变化比较大的地区,需要对影响出力的叶片安装角等参数进行优化设置和必要的处理,尽量降低因空气密度变化带来的不利影响。
另外一个不容忽视的因素是叶片翼型的气动力也受到表面粗糙度和流体雷诺数的影响。冬季容易出现雾凇现象,叶片表面“结晶”,粗糙度增加,会降低翼型的气动性能;另外在某些特殊天气如风雪交加的条件下,空气的粘性作用和雷诺数将发生很大变化,翼型的最大升力系数和失速临界攻角等特性均会发生较大变化。这些现象和对机组的长期影响有待于进一步研究。
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